CN103215437A - 一种利用镍渣、高炉瓦斯灰及炼钢og泥生产含镍珠铁的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用镍渣、高炉瓦斯灰及炼钢OG泥生产含镍珠铁的方法，主要包括以下工艺步骤：（1）将磨矿后的镍渣与干燥后的高炉瓦斯灰和脱水干燥后的炼钢OG泥混合，并使混合后的物料中碳的摩尔量与铁、锌、镍氧化物中氧的摩尔量之比在1：1.2-1.5之间；（2）在混合料中加入粘结剂并将混合料制作成球团，将球团干燥或风干；（3）将原料球团送入转底炉进行还原，还原温度为1200-1450℃，还原时间为20-50min，还原后的物料经过冷却、磁选得到珠铁与渣。本发明方法最大限度地回收利用三种工业副产品中的铁、镍、锌等有用元素，既消纳了有色企业和钢铁企业的固体废弃物、降低了环境保护压力，又增加了经济效益。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域，涉及一种利用镍渣、高炉瓦斯灰及炼钢OG泥生产含镍珠铁的方法。
背景技术
我国2011年生铁产量达到6.29亿吨，但铁矿石自给率仅为65%，每年需要从国外大量进口铁矿石，仅2011年从国外进口铁矿石就多达6.82亿吨，可以说铁矿石紧缺将是我国钢铁企业今后长期面临的资源形势。与此同时，一些冶金企业生产过程中产生的镍渣、高炉瓦斯灰等含铁、镍、碳等有用元素的工业副产品，由于长期不能有效利用，大量弃置和堆积，不仅造成了金属资源的巨大浪费，而且其排放对地区生态环境也产生重大的影响。
有色行业生产产生的镍渣含铁31～40%、含镍0.1～0.4%，由于其铁品位低、杂质含量高，直接在高炉使用不经济；且其经过熔炼，发生了相变，无法用选矿的方法进行处理，因此一直无法有效利用。仅以甘肃金川集团公司为例，每年产生的镍渣160多万吨，目前累计堆存量已达3000多万吨。由于长期得不到效利用，大量的镍渣弃置和堆积，不仅造成了金属资源的巨大浪费，而且由于地处典型的生态脆弱区，其排放对地区生态环境也产生重大的影响。
高炉瓦斯灰为炼钢高炉烟气系统除尘过程中产生的除尘灰，其主要成分为Fe（30%左右）和C（33%左右）。高炉瓦斯灰传统的处理方法是加入到烧结配料，烧成烧结矿后重新供给高炉；这种处理方法存在的问题是，造成了锌在高炉内的循环富集，破坏了高炉炉衬，严重影响了高炉寿命，得不偿失，目前国内很多钢铁企业炼铁厂拒绝使用锌含量高的瓦斯灰。以甘肃酒钢集团公司为例，含锌较高的高炉瓦斯灰目前已停止在烧结中使用，公司每年产生的高炉瓦斯灰8～9万吨，现在全部堆存，造成了二次环境污染。
炼钢OG泥为炼钢转炉烟气系统除尘过程中产生的除尘灰，经沉淀池沉淀后捞出，其主要成分为Fe（50%左右）和CaO（17%左右）。OG泥的处理方法，大部分钢铁企业是加入到烧结配料，烧成烧结矿后重新供给高炉，由于OG泥粘度大，不易混匀，且成分波动大，配加后容易对烧结过程造成不利影响。
目前，还缺少对以上三种工业废料进行综合利用的研究。
发明内容
本发明的目的在于针对作为镍冶炼副产品的镍渣无法利用，高炉瓦斯灰、炼钢OG泥难于利用的现状，提出了一种利用镍渣、高炉瓦斯灰及炼钢OG泥生产含镍珠铁的方法，以最大限度地回收利用三种工业副产品中的铁、镍、锌等有用元素，达到废料综合利用、节能减排的目的。
为此，本发明采用如下技术方案：
一种利用镍渣、高炉瓦斯灰及炼钢OG泥生产含镍珠铁的方法，包括以下工艺步骤：
（1）将磨矿后的镍渣与干燥后的高炉瓦斯灰和脱水干燥后的炼钢OG泥混合，并使混合后的物料中碳的摩尔量与铁、锌、镍氧化物中氧的摩尔量之比在1：1.2-1.5之间，碱度在0.8-1.2之间；本发明碱度指CaO与SiO2之间的摩尔比；
（2）在混合料中加入粘结剂并将混合料制作成球团，制备好的球团通过热风进行干燥或者放置一定时间进行自然风干，使球团内的水分含量降低到4%以下；
（3）将原料球团送入转底炉进行还原，还原温度为1200-1450℃，还原时间为20-50min，还原后的物料经过冷却、磁选得到珠铁与渣。
步骤（3）中，所述珠铁中含有0.2%-1.5%的镍，以及0.01%以下的钼和0.03%以下的钒。
步骤（3）中，原料还原时将经重力除尘器收得的除尘灰返回步骤（2）进行球团制作；将经布袋收尘器收得的含锌细灰作为锌冶炼的原料使用。
步骤（3）中，控制转底炉出料区域的温度在650～900℃。
步骤（2）中，所述粘结剂为膨润土或水泥。
步骤（3）还原过程中，利用高炉瓦斯灰中的碳作为还原剂，球团内的铁氧化物被还原成金属铁；另外，由于球团内高炉瓦斯灰的固定碳的渗碳作用，使还原出的铁在还原条件下呈液态。在转底炉内混合料镍渣中的镍氧化物被还原后则进入到铁水中，由于镍渣中常含有钼、钒等有价元素，因此产品珠铁中还同时含有微量的钼、钒等元素，因此最终产品可以作为生产不锈钢的原料，可大幅度降低不锈钢的生产成本。该产品还可以作为废钢的替代品供给不锈钢转炉使用，也可以经过电炉熔炼，除杂后作为其他用途使用。
高炉瓦斯灰中的锌氧化物被还原，生成锌蒸汽，锌蒸汽进入到转底炉除尘系统中，在此过程中锌又被氧化变成锌灰。由于加入了一定量的炼钢OG泥，使球团内的渣（主要指除铁、锌、镍氧化物和碳之外的成分）在还原过程中吸收了一定数量的硫，同时使渣在还原最高温度区变成液态，随后转底炉内温度区域温度降低，渣与珠铁分离，到达出料区域，出料区温度控制在900℃以下，保证还原后的渣与珠铁都凝固成固态，然后由转底炉出料设备排出炉膛。
本实用新型的有益效果在于：1、提出了一种镍渣资源化利用的方案，可有效提取镍渣中的铁、镍等有价元素。2、利用高炉瓦斯灰中的碳作为还原剂，既利用了其中的碳，又可以将瓦斯灰中的锌还原，通过除尘器收集后作为有价原料供给锌冶炼使用。3、利用炼钢OG泥中的CaO调配碱度，既节省了石灰石的消耗，又实现了炼钢OG泥的资源化利用途径。4、通过转底炉还原生产出含镍的珠铁，这种产品可以替代废钢作为生产不锈钢的原料，可大幅度降低不锈钢的生产成本。5、利用三种固体废料中的有价元素的合理搭配，生产出附加值较高的产品，既消纳了有色企业和钢铁企业的固体废弃物、降低了环境保护压力，又增加了经济效益。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下述实施例原料有效成分见表1。
表1 实施例原料有效成分含量表（ %）
| 成分 | Fe2O3 | FeO | S | P | SiO2 | CaO | MgO |
| 镍渣 | 1.11 | 51.43 | 1.05 | 0.014 | 34.83 | 1.64 | 6.51 |
| 瓦斯灰 | 31.26 | 8.86 | 1.07 | 0.046 | 6.86 | 5.15 | 1.62 |
| OG泥 | 11.86 | 58.32 | 0.099 | 0.247 | 5.83 | 17.02 | 2.45 |
| 成分 | Ni | MnO | ZnO | K2O | Na2O | Al2O3 | C |
| 镍渣 | 0.131 | 0.1 | ﹨ | 0.294 | 0.180 | 1.72 | ﹨ |
| 瓦斯灰 | ﹨ | 0.42 | 7.13 | 0.79 | 0.053 | 3.36 | 33.12 |
| OG泥 | ﹨ | 2.09 | ﹨ | 0.159 | 0.075 | 0.93 | ﹨ |
注：表中仅列出了原料的有效成分，余量为微量元素和杂质。
实施例1
本实施例生产工艺步骤如下：
（1）将破碎、筛分、磨矿后的镍渣与干燥后的高炉瓦斯灰和脱水干燥后的炼钢OG泥混合，并使混合后的物料中碳的摩尔量与铁、锌、镍氧化物中氧的摩尔量之比:1：1.2，碱度为1.0；其中，铁、锌氧化物中氧的摩尔量可直接由表1铁、锌氧化物的含量得出，镍氧化物仅以NiO形式存在，因此镍氧化物中氧的摩尔量也可由表1中镍的含量计算得出，下同；
（2）在混合料中加入适量膨润土并制作成球团，制备好的球团通过热风进行干燥或者放置一定时间进行自然风干，使球团内的水分含量降低到4%以下；
（3）将原料球团送入转底炉进行还原，还原温度为1200-1350℃，还原时间为50min，还原时将经重力除尘器收得的除尘灰返回步骤（2）进行压球，将经布袋收尘器收得的含锌细灰作为锌冶炼的原料使用；控制转底炉出料区域的温度在800-900℃；还原后的物料经过冷却、磁选得到珠铁与渣，其中，产品珠铁中含有0.2%的镍，以及0.008%的钼和0.03%的钒。
实施例2
本实施例生产工艺步骤如下：
（1）将破碎、筛分、磨矿后的镍渣与干燥后的高炉瓦斯灰和脱水干燥后的炼钢OG泥混合，并使混合后的物料中碳的摩尔量与铁、锌、镍氧化物中氧的摩尔量之比:1：1.3，碱度为0.8；
（2）在混合料中加入适量水泥并制作成球团，制备好的球团通过热风进行干燥或者放置一定时间进行自然风干，使球团内的水分含量降低到4%以下；
（3）将原料球团送入转底炉进行还原，还原温度为1300-1400℃，还原时间为30min，还原时将经重力除尘器收得的除尘灰返回步骤（2）进行球团制作，将经布袋收尘器收得的含锌细灰作为锌冶炼的原料使用；控制转底炉出料区域的温度在750-850℃；还原后的物料经过冷却、磁选得到珠铁与渣，其中，产品珠铁中含有0.8%的镍，以及0.01%的钼和0.02%的钒。
实施例3
本实施例生产工艺步骤如下：
（1）将破碎、筛分、磨矿后的镍渣与干燥后的高炉瓦斯灰和脱水干燥后的炼钢OG泥混合，并使混合后的物料中碳的摩尔量与铁、锌、镍氧化物中氧的摩尔量之比:1：1.5，碱度为1.2；
（2）在混合料中加入适量水泥并制作成球团，制备好的球团通过热风进行干燥或者放置一定时间进行自然风干，使球团内的水分含量降低到4%以下；
（3）将原料球团送入转底炉进行还原，还原温度为1350-1450℃，还原时间为20min，还原时将经重力除尘器收得的除尘灰返回步骤（2）进行球团制作，将经布袋收尘器收得的含锌细灰作为锌冶炼的原料使用；控制转底炉出料区域的温度在650-800℃；还原后的物料经过冷却、磁选得到珠铁与渣，其中，产品珠铁中含有1.5%的镍，以及0.006%的钼和0.015%-0.024%的钒。
Claims (5)
1. 一种利用镍渣、高炉瓦斯灰及炼钢OG泥生产含镍珠铁的方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：
（1）将磨矿后的镍渣与干燥后的高炉瓦斯灰和脱水干燥后的炼钢OG泥混合，并使混合后的物料中碳的摩尔量与铁、锌、镍氧化物中氧的摩尔量之比在1：1.2-1.5之间，碱度在0.8-1.2之间；
（2）在混合料中加入粘结剂并将混合料制作成球团，制备好的球团通过热风进行干燥或者放置一定时间进行自然风干，使球团内的水分含量降低到4%以下；
（3）将原料球团送入转底炉进行还原，还原温度为1200-1450℃，还原时间为20-50min，还原后的物料经过冷却、磁选得到珠铁与渣。
2.根据权利要求1所述的一种利用镍渣、高炉瓦斯灰及炼钢OG泥生产含镍珠铁的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述珠铁中含有0.2%-1.5%的镍，以及0.01%以下的钼和0.03%以下的钒。
3. 根据权利要求1所述的一种利用镍渣、高炉瓦斯灰及炼钢OG泥生产含镍珠铁的方法，其特征在于，步骤（3）中，原料还原时将经重力除尘器收得的除尘灰返回步骤（2）进行球团制作；将经布袋收尘器收得的含锌细灰作为锌冶炼的原料使用。
4. 根据权利要求1所述的一种利用镍渣、高炉瓦斯灰及炼钢OG泥生产含镍珠铁的方法，其特征在于，步骤（3）中，控制转底炉出料区域的温度在650～900℃。
5. 根据权利要求1所述的一种利用镍渣、高炉瓦斯灰及炼钢OG泥生产含镍珠铁的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述粘结剂为膨润土或水泥。
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